Gas inside wood plays an important role in plant functioning, but there has been no study examining the adaptive nature of gas inside wood across plants differing in biomechanical demands. Using a comparative approach, we measured gas volumetric content, xylem’s anatomical traits and wood density of 15 tree and 16 liana species, to test whether gas content varies between these plant types strongly differing in their biomechanical demands. We asked (i) whether trees and lianas differ in gas content and (ii) how anatomical traits and wood density are related to gas content. Lianas had significantly less gas content in their branches compared with tree species. In tree species, gas content scaled positively with fiber, vessel and xylem cross-sectional area and fiber and vessel diameter, and negatively with dry-mass density. When pooling trees and lianas together, fiber cross-sectional area was the strongest predictor of gas content, with higher xylem cross-sectional area of fiber associated with higher gas content. In addition, we showed, through a simple analytical model, that gas inside wood increases the minimum branch diameter needed to prevent rupture, and this effect was stronger on trees compared with lianas. Our results support the view that gas inside wood plays an important role in the evolution of biomechanical functioning in different plant forms. Gas inside wood may also play an important role in physiological activities such as water transport, storage, photosynthesis and respiration, but it is still unknown whether these roles are or are not secondary to the mechanical support.

中文翻译：

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木材内部气体的成本和收益及其与解剖特征的关系：树木和藤本植物之间的对比。

木材内部的气体在植物的功能中起着重要的作用，但是还没有研究检验木材内部的气体在生物力学需求不同的植物之间的适应性。使用比较方法，我们测量了15种树木和16个藤本植物的气体体积含量，木质部的解剖特征和木材密度，以测试这些植物类型中气体含量是否因生物力学需求而有很大差异。我们询问了（i）树木和藤本植物的气体含量是否不同，以及（ii）解剖特征和木材密度与气体含量之间的关系。与树种相比，藤本植物的树枝中的气体含量明显更少。在树种中，气体含量与纤维，容器和木质部横截面积以及纤维和容器直径成正比，而与干物质密度成反比。当将树木和藤本植物合并在一起时，纤维横截面积是气体含量的最强预测因子，而纤维的木质部横截面积越高，气体含量越高。此外，我们通过一个简单的分析模型表明，木材内部的气体增加了防止破裂所需的最小分支直径，并且与藤本植物相比，这种作用在树木上更为明显。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起着重要作用，但这些作用是否是机械支撑的次要作用还是未知的。纤维截面积是气体含量的最强预测指标，纤维的木质部截面积越高，气体含量越高。此外，我们通过一个简单的分析模型表明，木材内部的气体增加了防止破裂所需的最小分支直径，并且与藤本植物相比，这种作用在树木上更为明显。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起着重要作用，但这些作用是否是机械支撑的次要作用还是未知的。纤维截面积是气体含量的最强预测指标，纤维的木质部截面积越高，气体含量越高。此外，我们通过一个简单的分析模型表明，木材内部的气体增加了防止破裂所需的最小分支直径，并且与藤本植物相比，这种作用在树木上更为明显。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起着重要作用，但这些作用是否是机械支撑的次要作用还是未知的。通过一个简单的分析模型，木材内部的气体增加了防止破裂所需的最小分支直径，并且与藤本植物相比，这种作用在树木上更强。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起着重要作用，但这些作用是否是机械支撑的次要作用还是未知的。通过一个简单的分析模型，木材内部的气体增加了防止破裂所需的最小分支直径，并且与藤本植物相比，这种作用在树木上更为明显。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起重要作用，但这些作用是否是机械支撑的继任者还是不为人所知。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起重要作用，但这些作用是否是机械支撑的继任者还是不为人所知。我们的结果支持以下观点：木材内部的气体在不同植物形式的生物力学功能的演变中起着重要作用。木材内部的气体在诸如水的运输，储存，光合作用和呼吸等生理活动中也可能起重要作用，但这些作用是否是机械支撑的次要作用还是未知的。